光瞳与光阑的介绍

A'
(1) 作出光学系统中所有光阑在系统物(像)空间的像； (2) 在系统的物(像)空间比较光阑的像对A(A')的张角， 张角最小的光阑的像对应的光阑即为孔径光阑。
说明: (1)学系统孔径光阑与系统和物平面位置有关。
(2)当物(像)位于无穷远时，在物(像)空间比较张 角变为比较光阑的像的大小。
3、入瞳和出瞳-孔径光阑和入瞳、出瞳
三、视场光阑和入窗、出窗-光学系统的光束限制
1、视场光阑
光学系统中对物面上成像范围起主要限制作 用的光阑。
2、视场光阑的确定方法 3、入窗和出窗、物方和像方半视场角
2、视场光阑的确定方法-视场光阑和入窗、出窗
M2 M1 M3i M3
A
A'
(1) 作出光学系统中除孔径光阑外其余光阑在 系统物(像)空间的像； (2)在系统的物(像)空间比较光阑的像对入(出) 瞳中心的张角，张角最小的光阑的像对应的 光阑即为视场光阑。
二、孔径光阑和入瞳、出瞳-光学系统的光束限制
1、孔径光阑
光学系统中对于光轴上物点发出的光束起主 要限制作用的光阑。
2、孔径光阑的确定方法 3、入瞳和出瞳 4、几组相关的概念
(1) 物方和像方孔径角 (2) 主光线 (3) 相对孔径和F数
2、孔径光阑的确定方法-孔径光阑和入瞳、出瞳
M2 M1 M3i A M3
M2 M1 M3i A M3
A'
入瞳: 孔径光阑在光学系统物空间的像。 出瞳: 孔径光阑在光学系统像空间的像。
说明: 入瞳和出瞳关于光学系统共轭。
4、几组相关的概念-孔径光阑和入瞳、出瞳
D' D
-U
A
U'
A'
(1)物方和像方孔径角 物方孔径角:光轴上物点对入瞳的半张角(U). 像方孔径角:光轴上像点对出瞳的半张角(U') (2)主光线 轴外物点发出的经过入瞳中心的光线. (3)相对孔径和F数 相对孔径:D/f'; F数: f'/D.
(b)入窗和物面重合(q=p)
五、景深 -光学系统的光束限制
远 景 对 准 平 面
近 景
入 瞳
D
A
出 瞳
D'
景 像 平 面
B
D1
A'
-p -p2
D2
-p1
远景:在景象平面上能够成“清晰”像的最远的平面。 近景:在景象平面上能够成“清晰”像的最近的平面。 远景深度:远景到对准面的距离;近景深度:近景到对准面的距离。 景深:远景和近景之间的距离。
轴外物点发出的充满入瞳的 光束被别的光阑部分遮挡的 现象，称为渐晕。
物 面 入 窗 入 瞳
D
(2) 渐晕系数
线渐晕系数：轴外物点发 出的成像光束在入瞳面上光束 的宽度和入瞳直径的比值，表 示为KD。 面渐晕系数：轴外物点发 出的成像光束在入瞳面上光束 的截面和入瞳截面的比值，表 示为KS。
A1
A2
2、光学系统消渐晕条件-渐晕
说明: 光学系统视场光阑与光学系统和物平面位置有关。
3、入窗和出窗 -视场光阑和入窗、出窗 入窗: 出窗: 视场光阑在光学系统物空间的像。 视场光阑在光学系统像空间的像。
D'
w
D
w'
4、物方和像方半视场角 物方半视场角:入瞳中心对入窗的半张角(w). 像方半视场角:出瞳中心对出窗的半张角(w')
1、渐晕及渐晕系数-渐晕 (1) 渐晕
物 面 B0 B1 B2 B3 入 窗 入 瞳
D
-q -p
(1)、分析 B B ( R R )( p q) / q, ( K 1 ) 0 1 2 1 D B0 B2 R2 ( p q) / q, (0.5 K D 1) B0 B3 ( R2 R1 )( p q) / q, (0 K D 0.5) (2)、条件 (a)入窗和入瞳重合(q=0)
§9. 1 光学系统的光束限制
一、光阑及其分类 二、孔径光阑和入瞳、出瞳 三、视场光阑和入窗、出窗 四、渐晕
1、渐晕及渐晕系数 2、光学系统消渐晕条件
五、景深
一、光阑及其分类-光学系统的光束限制
1、光阑
光学系统中可以限制光束的光学元件的边框， 或者带孔的金属薄片通称为光阑。
2、光阑的分类
光阑根据在光学系统中的作用不同主要有三 类： 孔径光阑、视场光阑和消杂光光阑。
M1 M2 M3i M3
15 30 30
作业-光学系统的光束限制
1. 9-1(8-18)
2. 9-2(8-19)
D1 p 0 /(D 0 )
D 2 p 0 /(D 0 )
例题-光学系统的光束限制
例题1: 如图,一个开孔的金属板和两个焦距依次为 10cm和20cm的透镜构成光学系统,三者之间的空间间 隔均为30cm。如果金属板的孔径和两个透镜的孔径 依次为2cm,4cm和5cm,试问 (1)当物位于无穷远时的 孔径和视场光阑，入瞳、入窗的位置及物方视场角. (2) 位于金属板前20cm的物平面来说，孔径和视场光 阑分别是哪个，入瞳、入窗的位置及物方视场角和孔 径角的大小。